Difficultés de modélisation vectorielle des forces en mécanique chez les élèves du tronc commun scientifique au Maroc

Abstract

Cette étude vise à identifier les difficultés rencontrées par les élèves du tronc commun scientifique maricain (Grade 10) dans l’utilisation du concept de vecteur en mécanique, notamment dans des situations de modélisation liées à l’équilibre d’un solide. Elle cherche à examiner dans quelle mesure le vecteur est mobilisé comme outil de raisonnement et de modélisation des actions mécaniques.

La méthodologie adoptée repose sur une approche descriptive analytique des productions des élèves. L’étude a été menée auprès d’un échantillon de 120 élèves du tronc commun scientifique. Un test de diagnostic, composé de trois exercices progressifs, a été élaboré afin d’évaluer la capacité des élèves à identifier les forces s’exerçant sur un système, à les représenter vectoriellement, à coordonner les registres, et à déterminer les intensités des forces par des méthodes graphique et analytique.

Les résultats montrent que, malgré une certaine maîtrise formelle du vecteur dans des contextes simples, son usage demeure largement procédural. Les élèves éprouvent des difficultés persistantes dans l’identification et la caractérisation des forces, la coordination des registres mathématiques et physiques, ainsi que dans l’exploitation quantitative des diagrammes de forces. La tâche la plus complexe concerne la détermination des intensités des forces, avec des taux de réussite très faibles pour la méthode graphique (11 %) et la méthode analytique (4 %). Ces résultats indiquent que le vecteur n’est pas encore conceptualisé par les élèves comme un invariant opératoire assurant la cohérence de la modélisation.